graad 12 wetenskap vraestel 1 fisika 12 wetenskap vraestel 1 fisika vraag 2 1 meganika/newton se...
TRANSCRIPT
GRAAD 12 WETENSKAP VRAESTEL 1 FISIKA
Vraag 2 .................................................................................................................................................. 1
Meganika/Newton se somme
Vraag 3 ............................................................................................................................................. 6
Meganika/Projektielbeweging
Vraag 4 ............................................................................................................................................. 8
Meganika/Momentum
Vraag 5 ........................................................................................................................................... 10
Meganika/Arbeid
Meganika/Energie
Vraag 6 ........................................................................................................................................... 14
Golwe/Doppler Effek
Vraag 7 ............................................................................................................................................ 15
Elektrisiteit/Elektrostatika
Vraag 8 ........................................................................................................................................... 18
Elektrisiteit/Stroombane
Vraag 9 ........................................................................................................................................... 21
Elektrisiteit/Elektrodinamika
Vraag 10 ........................................................................................................................................ 22
Materie&Materiale/Foto-elektriese effek
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 2/Meganika/Newton se somme/Deel van 42% 1
Vraestel 1 MEMOS
Vraag 2
Meganika/Newton se somme Deel van 42%
VERHOUDING SOMME -bladsy 2
Voorbeeld Daar is 'n gravitasiekrag van F tussen
voorwerpe A en B op afstand R uitmekaar.
Wat sal die gravitasiekrag wees indien die
massa van A verdubbel en die afstand drie
keer groter gemaak word?
Antwoord
2
2 2
2 2
2
3
2
3
2
9
A B Ai f
A B
i
km m k m mF F
R R
km m
R
F
NETTO GRAVITASIE KRAG—bladsy 2
Voorbeeld
5
5
Drie sfere lê op ‘n reguit lyn. Die massas van die
sfere is 363 , 517 en 154 .
Bepaal die grootte en rigting van die netto
gravita
5.
siekrag op
Sf 7 10 regs
3.5 10
eer A
Sfeer eB r gs
A B Cm kg m kg m kg
a
b
N
N
59 10 linkS eer sf C Nc
Antwoord
2
11
2
11 5
2
11
2
11 6
tussen A & B
?
363
517 6.67 10 363 517
0.5 0.5
6.67 10 5 10
tussen A & C
?
363
154 6.67 10 363 154
0.75 0.75
6.67 10 6.6 10
neem regs as
AB A B
AB
ABA
B
AB
AB A C
AC
ACA
C
AC
F
F Gm mF
rm
m
r
G N
F
F Gm mF
rm
m
r
G N
5 6
5
:
5 1
pos
0 6.6 10
5.7 1
i
0 reg
t ef
s
i
net AB ACA F F Fa
N
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 2/Meganika/Newton se somme/Deel van 42% 2
2
11
2
11 5
2
11
2
11 5
tussen A & B
?
363
517 6.67 10 363 517
0.5 0.5
6.67 10 5 10
tussen B & C
?
517
154 6.67 10 517 154
0.25 0.25
6.67 10 8.5 10
neem regs as
AB A B
AB
ABA
B
AB
AB B C
BC
BCB
C
BC
F
F Gm mF
rm
m
r
G N
F
F Gm mF
rm
m
r
G N
5 5
5
:
8.5
posit
10 5 10
3.5 10 reg
ie
s
f
net BC ABB F F Fb
N
2
11
2
11 6
2
11
2
11 5
tussen A & C
?
363
154 6.67 10 363 154
0.75 0.75
6.67 10 6.6 10
tussen B & C
?
517
154 6.67 10 517 154
0.25 0.25
6.67 10
neem r
8.5 10
eg
AB A C
AC
ACA
C
AC
AB B C
BC
BCB
C
BC
F
F Gm mF
rm
m
r
G N
F
F Gm mF
rm
m
r
G N
6 5
5
5
:
6.6 10 8.
s as positie
5 10
9 10
9 10 link
f
s
net AC BCC F F Fc
N
N
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 2/Meganika/Newton se somme/Deel van 42% 3
KRAGTE DIAGRAMME –bladsy 4
normaalkrag
F Gravitasiekrag
vd aarde (gewig)
wrywingskrag
F oegepaste krag
N
g
T
F
f
T
sin cos
cossin
cossin
y x
TT
x Ty T
t a
s s
F F
FF
F FF F
normaalkrag
F Gravitasiekrag
vd aarde (gewig)
wrywingskrag
F Vertikale komponent
van toegepaste krag
F Horisontale komonent
van toegepaste krag
N
g
y
x
F
f
||
||
sin cos
sin cos
sin cos
g g
g g
g g g g
t a
s s
F F
F F
F F F F
||
normaalkrag
wrywingskrag
Spanning in toue
F Vertikale komponent van gewig
F Horisontale komonent van gewig
N
g
g
F
f
T
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 2/Meganika/Newton se somme/Deel van 42% 4
NEWTON SE SOMME –bladsy 5
Voorbeeld
o
'n Blok met massa 1 kg word verbind aan 'n ander blok
met massa 4 kg deur 'n ligte onrekbare toutjie. Die
sisteem word teen 'n ruwe vlak, wat 'n hoek van 30 met
die horisontaal maak, deur middel van 'n konstante krag
van 40 N parallel aan die vlak opgetrek, soos in die
diagram hierbo aangetoon.
Die grootte van die kinetiese wrywingskrag tussen die
oppervlak en die 4 kg-blok is 10 N. Die kinetiese
wry
wingskoeffisient tussen die 1 kg-blok en die
oppervlak is 0,29.
Teken 'n benoemde vrye kragtediagram wat AL
die kragte wat op die 1 kg-blok inwerk soos dit
teen die vlak op beweeg, aandui.
Bereken die
a
grootte van die:
Kinetiese wrywingskrag tussen die 1 kg-blok en
die oppervlak
Spanning in die toutjie wat die twee blokke
verbind
b
c
||
||
o o
Vir die 1kg blok
sin cos
sin cos
sin cos
1 9.8 sin 30 1 9.8 cos30
g g
g g
g g g g
t a
s s
F F
F F
F F F F
||
||
o o
Vir die 4kg blok
sin cos
sin cos
sin cos
4 9.8 sin 30 4 9.8 cos30
g g
g g
g g g g
t a
s s
F F
F F
F F F F
Antwoord
o
||
o
0.29 8.48neem op as positief
2.46 skuins op
0
1 9.8 cos 30
8.48
vir 1kg blok
-
neem 'op' as positief
F
40 2.45 1 9.8 sin 30 1
32.6 1
vir 4kg blok
-
N
res
N g
N g
res
T g
a
y as f Fb
F ma N
F F
F F
N
c
x as
ma
F f T F ma
T a
T a
x as
||
o
2
neem 'op' as positief
F
10 4 9.8 sin 30 4
29.6 4
stel T=T Stel a in 29.6 4
32.6 1 29.6 4 29.6 4 0.6
3.03 5 32.03
0.6 .
res
g
ma
T f F ma
T a
T a
T a
a a
a N
a m s
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 2/Meganika/Newton se somme/Deel van 42% 5
KRAGTE PARE –bladsy 5
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 3/Meganika/Projektielbeweging/Deel van 42% 6
Vraag 3
Meganika/Projektielbeweging Deel van 42%
PROJEKTIELBEWEGINGS –bladsy 6
Voorbeeld
1
'n Bal, A, word vertikaal opwaarts vanaf 'n hoogte,
h, met 'n spoed van 15 m. gegooi.
OP DIESELFDE OOMBLIK word 'n tweede,
identiese bal, B, vanaf dieselfde hoogte as bal A
laat val soos in die diagr
s
am hieronder aangetoon.
Beide balle ondergaan vryval en tref uiteindelik die
grond
Bereken die tyd wat dit bal A neem om na
sy beginpunt terug te keer.
Bereken die afstand tussen bal A en bal B
wanneer
a
b
bal A op sy maksimum hoogte is.
Vir Bal A
Vir Bal B
Antwoord
Neem OP as positief
Vir die opwaarste beweging
15
9.8 0 15 9.8
? 9.8 15
0 1.53
Tyd om weer tot begin posisie terug te keer
=1.53 2=3.06s
Tyd vir bal A om tot maksimum hoogte te
gaan
i f i
f
a
v v v g t
g t
t t
v t s
b
2
2
2
2
= 1.53s
Vir bal A
15 1
29.8
11.5306.. 15 1.53 9.8 1.532?
11.18 op
Vir bal B
0 1
29.8
11.5306.. 0 1.53 9.8 1.532?
11.48
11.48 af
Afstand tussen A & B
= 11.18 11.48
ii
ii
vy v t g t
g
t
ym
vy v t g t
g
t
y
m
22.96m
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 3/Meganika/Projektielbeweging/Deel van 42% 7
VERWANTSKAP TUSSEN DIE GRAFIEKE –bladsy 7
Voorbeeld
-1.
'n Seun staan op die rand van 'n hoë krans. Hy gooi 'n klip
vertikaal opwaarts met 'n beginsnelheid van 10 m·s Die
klip tref die grond by 'n punt onder die krans na 3,5 s. Die
snelheid-tydgrafiek h
ierbo is verkry van metings wat tydens
die beweging van die klip gemaak is. Gebruik die inligting op
die grafiek om die volgende vrae te beantwoord:
Bereken die versnelling van die klip tussen tye
t
a
-1
= 2 s en t = 3 s.
Op watter tyd tye beweeg die klip teen 'n spoed van
5 m·s ?
Na hoeveel sekondes bereik die klip sy hoogste punt?
Bepaal die hoogte van die krans waarvandaan die klip
gegooi is.
Ge
b
c
d
e
bruik die bopunt van die krans as die aanvanklike
posisie van die klip en skets die posisie-tyd grafiek
verplasing-tyd grafiek vir die beweging van die klip
vanaf sy hoogste punt totdat dit die grond bereik.
Dui slegs relevante tydwaardes op die x-as aan.
Antwoord
1
2
1 1
2; 10 & 3; 20
10 2010 10 .
0.5 en 1.5s
(spoed van 5m.s snelheid van +5m.s of -5
af
m.s )
waarts2 3
s
a
va m s
t
b
Hoogste punt = positiewe oppervlakte driehoek 0-1s
Bereik hoogste punt na 1sekonde
Opwaartse beweging = positiewe oppervlakte
driehoek 0-1s
1 1Hoogte 1 10 5
2 2
Afwaartse beweging = negatiewe oppe
c
d
b h m
rvlakte
driehoek 1-3.5s
1 1Hoogte 3.5 1 25 31.25
2 2
Hoogte van krans 31.25 5 26.25
b h m
m
e
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 4/Meganika/Momentum/Deel van 42% 8
Vraag 4
Meganika/Momentum Deel van 42%
MOMENTUM, VERANDERING IN MOMENTUM & KRAG –bladsy 9
Voorbeeld
-1
Twee speelgoedkarretjies word op 'n reguit spoor
geplaas. Karretjie A het 'n massa van 0.8kg en
word met 'n snelheid van 1.5m.s na links, in die
rigting van karretjie B gestoot. Karretjie B me
t 'n
m
-1
assa van 1.2kg staan stil op die spoor. Die
karretjies bots en daar word gevind dat karretjie A
tot stilstand kom. Karretjie B beweeg na die botsing
teen 1.0m.s na links
a Bereken die aanv
) anklike momentum van
karretjie A
b Bereken die momentum van karretjie B na
die botsing
c Wat is die momemtum van karretjie A na
die botsing?
d Bereken die momemtum verandering wat
karretjie
)
)
)
A ondergaan
e Bereken die gemiddelde krag wat karretjie
B op A uitgeoefen het, indien die botsing
0.04 sekondes geduur het
f Wat sou die gemiddelde krag wees indien
'n klein kussinkie, voor d
)
)
ie b
otsing, tussen
karretjie A en B geplaas word?
Groter, Kleiner of dieselfde . Bespreek volledig
Antwoord
1
1
( )
1
1
1.2 0 0 . .
0 1.2
1.2
1.5
1.2
0.04
30
30 regs
Kleiner
Krag
Neem links as positief
0.8 1.5 1.2 . . li
is omgekeerd
nks
0.8 0 0 . .
. . reg
ew
s
B
A f i
A
r
A
e Bo A
A
s p
a p mv kg m s
p mv kg m
b p mv kg m s
c s
kg m s
p p pd
peF
t
N
f
eredig aan tyd
mits verandering in momentum konstant bly
Die kussinkie verleng die tyd wat die karretjies
bots (tyd neem toe) daarom neem die krag af
Voorbeeld
-1 -1
‘n Vragmotor met massa 8000kg verminder sy
spoed van 12m.s tot 5m.s in 8 sekondes.
Die krag wat dit vereis is:
5 000N 12 000N
7 000N 24 000N
A C
B D
Antwoord
1
560008000 5 12
856000 . . 7000
7000 links
res
f i
p m v pF
tm v v
kg m s
N
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 4/Meganika/Momentum/Deel van 42% 9
FORMULE VS GRAFIEKE –bladsy 10
Voorbeeld Watter een van die volgende momentum-tyd grafieke
stel die beweging van ‘n voorwerp voor wat uit rus uit,
onder die invloed van ‘n konstante netto krag, in ‘n
reguitlyn beweeg, die beste voor?
Antwoord
Dus 'n reguitlyn
konstante resulterende krag beteken dus 'n konstante
helling D
res
r s
e
e
r s
pF
t
m
tp
y x
F
F
m
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 5/Meganika/Arbeid/Deel van 42% 10
Vraag 5
Meganika/Arbeid Deel van 42%
ARBEID MET RESULTERENDE KRAG –bladsy 12
Voorbeeld
o
‘n Man trek ‘n boks met massa 25kg vanuit rus
oor ‘n horisontale vloer. Hy pas ‘n konstante krag
van 40N, teen ‘n hoek van 40 met die horisontaal,
toe. Die boks ervaar ‘n konstante wrywingskrag
van 10N
terwyl dit beweeg.
Teken ‘n benoemde vryliggaam diagram om
AL die kragte aan te toon
Gee ‘n rede waarom elk van die vertikale kragte
GEEN arbeid op die boks verrig nie
Bereken die netto arbeid wat op d
a
b
c
ie boks verrig
word wanneer dit van A na B 5m uit mekaar
beweeg.
Gebruik die arbeid-energiestelling om die spoed
van die boks te bereken wanneer dit punt B
bereik
Die man pas nou ‘n krag met dieselfde
d
e grootte,
maar teen ‘n kleiner hoek met die horistontaal,
toe.
Hoe vergelyk die arbeid wat die man nou
verrig met die antwoord in #c.
Skryf groter as, kleiner as of gelyk aan neer
en gee ‘n rede vir jo
u antwoord
geen berekeninge nodig
oo
sin cos
cossin
cossin
40 cos 4040 sin 40
y x
Tt
x Ty T
t a
s s
F F
FF
F FF F
normaalkrag
F Gravitasiekrag vd aarde (gewig)
wrywingskrag
F Vertikale komponent van toegepaste krag
F Horisontale komonent van toegepaste krag
N
g
y
x
F
f
Antwoord
normaalkrag
F Gravitasiekrag vd aarde (gewig)
wrywingskrag
F Toegepaste krag
Arbeid is die produk van die krag en die verplasing
IN DIE RIGTING van die krag. Daar is geen
vertikale verplasing, daa
N
g
T
Fa
f
b
o
o
o
rom word gee arbeid verrig
OF
cos
90 tussen die krag en die verplasing,
cos90 0, daarom
bepaal F bepaal W
neem regs as pos
is die arbeid nul
40 cos 40 10
20.64 r
i
e
tief
F
gs
res net
net
res
net r
x
esW F x
N
c
W
F f
o
cos
20.64 5 cos 0
103.2
resF x
J
o
o
o
o
bepaal W
cos
10 5 cos180
50 153.250
103.2
bepaal W
cos
5 cos 0
153.250 153.2
1bepaal W
cos
5 cos 40
153.
40 cos 40
40
2
x
x
T
x
T
f
f f
net f F
F
Fx x
net f F
F
F T
W F x
W W W
J
J
OFW F x
W W WJ
O
W F x
F
J
03.2J
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 5/Meganika/Arbeid/Deel van 42% 11
2 2
22
2
2
1
=
1 1
2 2
1 1103.2 25 25 0
2 2
1103.2 25 0
2
8.256
2.9 .
As die hoek kleiner word,
sal cos toeneem
daarom sal die netto arbeid ook toeneem
T
T
net K
f i
f
f
f
f
net f F
F T
d W E
mv mv
v
v
v
v m s
e W W W
W F x
ARBEID SONDER RESULTERENDE KRAG –bladsy 12
Voorbeeld
o
Megan gly teen 'n 10m glyplank af, wat 'n hoek
van 30 met die horisontaal maak.
As sy 60kg weeg en daar 'n wrywingskrag van 26N is...
Teken 'n vryliggaam diagram
Bereken die arbeid verrig agv die wry
a
b
wingskrag
Bereken die arbeid verrig agv die gravitasiekrag
Bereken die totale arbeid wat op Megan verrig
word
Bereken haar snelheid aan die onderkant van die
glyplank
c
d
e
OF
||
normaalkrag normaalkrag
F Gravitasiekrag wrywingskrag
F Vertikale komponent vd aarde (gewig)
wrywingskrag van gewig
F Horisontale komonent
. van gewig
N N
g
g
g
a
F F
f
f
Antwoord
o
cos
26 10 cos180
260
f fW Fb x
J
||
||
||
o
o
o
||
o
cos
10 cos 60
29
sin60 9.8
588 sin
sin
588sin 30588
588sin 30
40cos
10 cos 0
2940
g
g
F g
F g
g
g
g
g g
c
F mg OF t
s
FN
F
W F x
JW x
J
F
F
F
o
2 2
22
2
2
1
||
o260 2940
2680
cos
268 10 cos 0
2680
=
1 1
2 2
1 12680 60 60 0
2 2
1268
588sin 3
0 60 02
0 26
26
89.3
9.5 .
8
gnet f F
net res
net K
f i
f
re
f
f
s g
f
W W W
J
W F x
J
W E
mv mv
v
of F F fd
N
v
v
v m s
e
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 5/Meganika/Arbeid/Deel van 42% 12
ARBEID MET NIE-KONSERVATIEWE KRAGTE –bladsy 13
Voorbeeld
'n 5kg blok word uit rus vanaf 'n hoogte van 5m
losgelaat en gly langs 'n wrywinglose skuinsvlak
na punt P af soos die in die diagram getoon.
Dit beweeg dan langs 'n wrywinglose horisontale
gedeelte PQ en beweeg uiteindelik teen 'n tweede
ruwe skuinsvlak op. Dit kom tot stilstand by punt R
wat 3m bokant die horisontaal is.Die wrywingskrag
tussen oppervlakte QR en die blok is 18N.
Die spoed by Q is 9.8
1994m.s
Bereken die hoek van die skuinsvlak QRa
Antwoord
2 2
2 2
o
1 1
2 2
1 15 0 5 9.8994
2 2
245
5 9.8 3 5 9.8 018 245 147
1475.44
cos
18 cos180
18
18
nc k p
k f i
p f i
nc k p
f
nc f
W E E
E mv mv
J
E mgh mgh
W E E
xN
x m
W f x
x
x
W W
x
in die driehoek
sin =
3sin
5.44
33.5o
t
s
Vraestel 1 MEMOS//Meganika/Energie/Deel van 42% 13
Meganika/Energie Deel van 42%
ENERGIE SONDER WRYWING –bladsy 13
Voorbeeld
'n 5kg blok word uit rus vanaf 'n hoogte van 5m
losgelaat en gly langs 'n wrywinglose skuinsvlak
na punt P af soos die in die diagram getoon.
Dit beweeg dan langs 'n wrywinglose horisontale
gedeelte PQ
en beweeg uiteindelik teen 'n tweede
ruwe skuinsvlak op. Dit kom tot stilstand by punt R
wat 3m bokant die horisontaal is.Die wrywingskrag
tussen oppervlakte QR en die blok is 18N
Gebruik slegs energiea
beginsels en bereken die
spoed van die blok by punt P
Verduidelik waarom die kinetiese energie by
punt P dieselfde is as die punt Q
b
Antwoord
2 2
2 2
2
2
1
(voor) (na)
1 1
2 2
1 15 0 5 9.8 5 5 5 9.5 0
2 2
245 2.5
98
9.9 .
PQ is 'n geslote sistem (geen wrywing) daarom
bly die meganiese energie behoue. Daar is nie
'n verskil
meg meg
k p k p
E Ea
E E E E
mv mgh mv mgh
v
v
v
v m s
b
in die potensiele energie nie (geen
verskil in hoogte) daarom bly die kinetiese
energie ook konstant.
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 6/Golwe/Doppler Effek/11% 14
Vraag 6
Golwe/Doppler Effek 11%
GEWONE DOPPLER EFFEK –bladsy 15
Voorbeeld
1
Dolfyne gebruik ultraklank golwe om hul
omgewing te verken. Wanneer 'n dolfyn
100m vanaf 'n rots is, stuur dit ultraklank
golwe met 'n frekwensie van 250kHz
uit terwyl dit teen 20m.s na die rots to
1
e
swem. Aanvaar dat die spoed van klank in
water 1500m.s is.
Bereken die frekwensie van die
klankgolwe wat deur 'n detektor op die
rots waargeneem word
Wanneer die dolfyn 50m van die rots af is,
wor
a
b
d nog 'n ultraklank golf met frekwensie
250kHz uitgestraal.
Hoe sal die frekwensie van die waargenome
klankgolwe met die antwoor in vergelyk?
Skryf slegs HOER, LAER of DIESELFDE
neer. Verduidelik jo
a
u antwoord
Antwoord
3
1500
0
1500 020250 10
1500 20250253378?253
Die waargenome frekwensie is onafhanklik
van die afstand tussen die bron en die
waarnemer
L
L S
SL
S
S
L
v v vaf f
v vv
v
f kHzHzf
kHz
DIESELFDEb
VERANDERENDE FREKWENSIE –bladsy 15
Voorbeeld
Die skets hierbo toon 'n stilstaande ambulans.
Die sirene van die ambulans stel 'n klankgolf met
frekwensie 700Hz vry. Die bestuurder van 'n
motor wat die ambulans nader en verbygaan teen
'n konstante
1
snelheid, neem waar dat die
frekwensie van die vrygestelde klankgolf met 80Hz
verander
Neem die spoed van klank in lug as 340m.s
en bereken die spoed waarteen die motor die
ambulans verbygaan
a
Antwoord
NA
340
?
3400700
340 0700
?
WEG
340
?
3400700
340 0700
?
340 34080 700 700
340 340
27200 340 700 340 700
27200 700 340 340
38.86 34
L
L S
SL
S
S
L
L
L S
SL
S
S
L
L L L
v v vf f
v vv
vv
f
f
v v vf f
v vv
vv
f
f
f f NA f WEG
v v
v v
v v
1
0 340
38.86 2
19.43 .
v v
v
v m s
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 7/Elektrisiteit/Elektrostatika/Deel van 36% 15
Vraag 7
Elektrisiteit/Elektrostatika Deel van 36%
NETTO KRAG SOMME met net drie kragte in ewewig –bladsy 17
Voorbeeld
8
'n Leerder hang 'n grafietbedekte polistireer sfeer T
vanaf die plafon deur middel van 'n baie ligte,
onelastiese draad. Die sfeer dra 'n lading van
+4.8 10 en het 'n massa van 2g. Die leerder
brin
C
g nou 'n ge soleerde staander, waarop 'n identies
gelaaide sfeer S gemonteer is, naby aan sfeer T.
Sfeer T kom in 'n ewewigsposisie tot stilstand, sodat
die middelpunte van die sfere 5cm vanaf
ï
mekaar
is,
soos aangedui in die diagram.
Verduidelik kortliks waarom dit nodig is om
die polistireer sfere met grafiet te bedek
Bereken die grootte en rigting van die
elektrostatiese krag wat sfeer S op sfe
a
b
o
er T uitoefen
Teken 'n vryliggaamdiagram om AL die kragte wat
op sfeer T inwerk aan te toon. Skryf die groottes
van TWEE van die kragte neer.
Bepaal die trekkrag in die tou as dit 'n hoek van
67 met d
c
d
ie plafon maak
Antwoord
Elektrostatiese krag
F Gravitasiekrag vd aarde (gewig)
Spanning in toue
E
g
F
T
1 2
2
9 8 8
2
3
2 2 2
22 3
4
o
9 10 4,8 1
Grafiet het
0 4,8 10
0,05
'n goeie geleier, daar
8,29 10
afstotend
sien links
0.0196 8.29 10
4.5 10
0.02
om help
dit om die lading eweredig
67 me
te versprei
g E
a
kQ QbF
r
N
c
d T F F
T N
t plafon
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 7/Elektrisiteit/Elektrostatika/Deel van 36% 16
NETTO KRAG SOMME met meer as drie kragte –bladsy 17
Voorbeeld
8
'n Leerder hang 'n grafietbedekte polistireer sfeer T
vanaf die plafon deur middel van 'n baie ligte,
onelastiese draad. Die sfeer dra 'n lading van
+4.8 10 en het 'n massa van 2g. Die leerder
brin
C
g nou 'n geisoleerde staander, waarop 'n identies
gelaaide sfeer S gemonteer is, naby aan sfeer T.
Sfeer T kom in 'n ewewigsposisie tot stilstand sodat
die middelpunte van die sfere 5cm vanaf mekaar
o
is,
soos aangedui in die diagram.
Bepaal die trekkrag in die tou as dit 'n hoek van
67 met die plafon maak
d
oo
sin cos
cossin
cossin
cos30sin 30
y x
xy
t a
s s
T T
TT
T TT T
TT
Antwoord
Elektrostatiese krag
F Gravitasiekrag vd aarde (gewig)
T Vertikale komponent van spanning in tou
T Horisontale komonent van spanning in tou
E
g
y
x
F
o
o
o
o
o 3
3 o
3
o
o
neem op as positief
0 cos30 0.0196
0.0196 cos30
0.0196
cos30
0.02 67 met plafon
neem links as positief
0 sin 30 8.29 10
8.29 10 sin 30
8.29 10
sin 30
0.02 67 met
res y g
res x E
y as
F T F
T
T
T
N
x as
F T F
T
T
T
N
plafon
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 7/Elektrisiteit/Elektrostatika/Deel van 36% 17
NETTO VELD –bladsy 18
Voorbeeld
1 2
1
2
Twee ladings Q en Q is 'n afstand van 3m
uitmekaar. Die lading op Q is -14 C en die
lading op Q is +20 C
Teken die elektriese veldpatroon as gevolg
van hierdie twee ladings
Bereken die netto elekt
a
b
2
riese veld by punt P
wat 2m van Q gelee is
Antwoord
1 2
9 6
2
1
2
2 2
9 6
2
1
1 2
1
1
1
9 10 14 10
1
126000 . links
9 10 20 10
2
45000 .
Neem links as positief
126000 45000
171000 .
171000 . links
PQ
PQ
netto PQ PQ
kQbE
r
N C
kQE
r
N C links
E E E
N C
N C
Vraestel 1 MEMOS//Elektrisiteit/Elektrostatika/Deel van 36% 18
VERHOUDING SOMME –bladsy 18
Voorbeeld Die grootte van die elektriese veld, 'n afstand r
vanaf die puntlading is E. Die grootte van die
elektriese veld, 'n afstand 2r vanaf dieselfde
puntlading, is...
1 12 4
4 2A E B E C E D E
Antwoord
2 2
2
2
2
4
1
4
1
4
i f
i
kQ kQ AE E
r r
kQ
r
kQ
r
E
Voorbeeld
Twee identiese metaalsfere op geisoleerde
staanders dra ladings van Q en q onderskeidelik,
soos getoon in die diagram. Wanneer hulle op 'n
afstand r van mekaar af is, ondervind hulle 'n krag F
Die twee ladings word nou nader aan mekaar
beweeg, sodat die finale afstand tussen hulle die
helfte van die oorspronklike afstand is. Watter
een van die volgende beskryf die nuwe grootte
van die krag wat die ladings ondervind korrek?
1 12 4
4 2A F B F C F D F
Antwoord
2 2
2
2
1
2
1
4
4
4
i f
f
kQQ kQQ DF F
rr
kQQ
r
kQQ
r
F
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 8/Elektrisiteit/Stroombane/Deel van 36% 19
Vraag 8
Elektrisiteit/Stroombane Deel van 36%
STROOMBAAN VRAE –bladsy 20
Voorbeeld
'n Battery word gebruik om stroom deur 'n kombinasie
van drie resistors te lewer.
Wat is die waarde van die emk van die battery?
Gee 'n rede vir jou antwoord
Wanneer albei skakelaars gesluit is, vloei da
a
2
ar 'n stroom
van 3A deur die 5 resistor. Bereken die
interne weerstand, r, van die battery
stroom deur die resistor R
b
c
Antwoord
1
1 2
2
2 2 2
2
2
24V....dit is die potensiaalverskil as geen stroom
vloei nie (S is oop)
24 3 7
8 7
1
1 1 1
3 2
1 1 6
6 3
1
2
2
6 3
2
T T
P P P
P
P
P
a
b mk I R r
r
r
r
V I Rc
R R R
V
V V
R
V I R
I
I A
3
3
2
1 2
1 2
1 2
24 15 6
3 33
7 25
1
6 6
21 3 1 2
3 3 6 3
7 1
P
T P
T P
i
T i
T i
T i
mk V V
I II
R RR
r
V V
V V I I
I I R R
R r
3
1 2
3
1 2
3
1 2
1 1 1
T i
T P
P
T i P
P
T P
P
mk V V
V V V
V V V
I I I I
I I I
R R R
R R R
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 8/Elektrisiteit/Stroombane/Deel van 36% 20
VERHOUDING VRAE –bladsy 21
Voorbeeld
2Die skakelaar S word nou oopgemaak.
Wat gebeur met die
weerstand van die stroombaan
die stroom in die stroombaan
die voltmeterlesing oor die battery
d
e
f
Antwoord i i T iT T
V I r mk V Vmk I R r
Weerstand NEEM TOE, want die stroombaan
verander van parallel na serie
Stroom NEEM AF, want stroom en weerstand
is omgekeerd eweredig, mits konstant bly
Die interne potensiaalverskil neem af (wan
d
e
mk
f
t stroom
neem af), daarom neem die totale potensiaalverskil
toe, want die mk bly konsant
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 9/Elektrisiteit/Elektrodinamika/Deel van 36% 21
Vraag 9
Elektrisiteit/Elektrodinamika Deel van 36%
WISSELSTROOM SOMME –bladsy 26
Voorbeeld
'n Bron verskaf 'n wgk-potensiaalverskil van 36V aan 'n
4 en 'n 8 luidspreker wat in serie geskakel is.
Bereken die volgende
wgk-stroom deur die 4 luidspreker
piekstroom deur elke luidspreker
gemidde
a
b
c
lde drywing verbruik deur die 4
luidspreker
Sonder om 'n berekening te doen, noem hoe
die gemiddelde drywing verbruik deur die 4
luidspreker vergelyk met die drywing verbruik
deur die 8 luidspreker.
G
d
ee 'n rede vir jou antwoord
Antwoord
1 2 1
2
2
4 8 336 12
12 3
2 3 4
3632
4.24
Die drywing verbruik van die 4 is dubbel die
drywing verbruik van die 8 luidspreker
T wgk wgk T wgk
wgk
wgk
maks gemid wgkwgk
maks
maks
gemid
R R R V I R I Ia
AI
I A
Ib c P I RI
IJ
I A
d
VP
2
1 2
Drywing is omgekeerd eweredig aan weerstand
mits die potensiaalverskil konstant bly. (Die
potensiaalverskil oor R en R is dieselfde)
wgk
R
Vraestel 1 MEMOS/Vraag 10/Materie&Materiale/Foto-elektriese effek/10% 22
Vraag 10
Materie&Materiale/Foto-elektriese effek 10%
FOTO-ELEKTRIESE EFFEK SOMME –bladsy 28
Voorbeeld
19
'n Leerder wil die foto-elektriese effek demonstreer.
Hy gebruik 'n sinkskyf wat op 'n elektroskoop
geplaas word. Die werksfunksie van sink is
6.9 10
Bereken die maksimum golflengte van lig wat
elekt
J
a
7rone uit die sink sal vrystel
Die elektroskoop word negatief gelaai en dan aan
ultraviolet lig blootgestel. Een van die golflengtes van
die lig is 260nm.
Bereken die kinetiese energi
2.88
e v n
0
'
1
anb
20
elektron wat
deur 'n foton van hierdie lig uit die sinkskyf
vrygestel word
Toe die leerder die eksperiment met 'n positiefgelaaide
elektroskoop probeer doen, vind hy dat die
ultraviol
7.5
et i
1
0
l g
J
geen waarneembare effek het nie.
Verduidelik hierdie waarnemingc
Antwoord 19
o
34
8
6.9 10
?
6.63 10
3 10
?k
W J
h
c
E
o o
19 34
o
15
o
8 15
7
8 9
15
34 15
19
o
19 19
20
6.9 10 6.63 10
1.04 10
3 10 1.04 10
2.88 10
3 10 260 10
1.15 10
6.63 10 1.15 10
7.65 10
7.65 10 6.9 10
7.5 10
Die p
k
k
k
E hfa
W hf
f
f Hz
c f
m
c fb
f
f Hz
E hf
J
E W E
E
E J
c
ositief gelaaide sinkplaat sal elektrone
aantrek en die vrystelling van foto-elektrone
verhoed